Caractérisation des aérosols émis par la combustion des hydrocarbures : application à la mesure de l'indice de réfraction des suies

par Pascal Van-Hulle

Thèse de doctorat en Physique. Énergétique

Sous la direction de Marc-Emmanuel Weill.

Soutenue en 2002

à Rouen .


  • Résumé

    Ce travail porte sur la caractérisation des particules de suie émises dans des flammes de diffusion turbulentes ainsi qu'à la sortie d'échappement d'un moteur Diesel. Expérimentalement, des mesures d'extinction, de diffusion de la lumière par des particules, de granulométrie et des analyses de clichés par microscopie électronique ont été réalisées. Ces investigations ont permis d'obtenir la fraction volumique des suies, leur distribution en taille, leur morphologie Numériquement, une comparaison a été réalisée entre trois méthodes (RDG-FA, DDSCAT, RS) permettant le calcul des propriétés optiques des agrégats fractals en tenant compte de leur morphologie complexe. Cette étude montre que la RDG-FA donne des résultats satisfaisants pour les suies étudiées dans ce travail (paramètre de taille des particules primaires<0. 2). Une inversion a été réalisée pour déterminer l'indice de réfraction des suies en comparant des coefficients d'extinction et de diffusion calculés et mesurés expérimentalement. Trois configurations expérimentales ont été étudiées: flammes méthane/air, méthane/oxygène et moteur Diesel. En utilisant l'air comme carburant, l'indice des suies est égal à m=2. 1-0. 48 i et avec de l'oxygène, m=1. 95 - 0. 51 i (l=632. 8 nm). Pour le moteur, l'indice vaut m=1. 52 - 0. 49 i (l=632. 8 nm) et m=1. 47 - 0. 63 i (l=442 nm). Une étude de sensibilité de l'inversion a été réalisée afin d'apprécier les paramètres les plus importants dans la détermination de l'indice : il ressort que les paramètres morphologiques des agrégats, et plus particulièrement de la dimension fractale et du préfacteur sont les paramètres les plus sensibles. Les résultats obtenus montrent que la technique développée permet une détermination de l'indice de réfraction avec une prise en compte de la morphologie complexe des agrégats fractals. Les différentes configurations expérimentales étudiées mettent en avant la modularité de la technique proposée qui peut être transposée à d'autres configurations.

  • Titre traduit

    Characterisation of aerosols emitted by combustion of hydrocarbons : application to the measurement of the soot refractive index


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Informations

  • Détails : 197 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.105 réf

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